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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, während einer Bremsung.
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Bei heutigen Fahrzeug-Bremsanlagen stellt der Fahrer einen Bremsdruck bei einer konventionellen hydraulischen Bremsanlage mit einem Bremspedal über einen Tandemhauptzylinder (THZ) ein bzw. fordert bei einer sog. „Brake-by-Wire Bremsanlage“ einen Sollbremsdruck über einen Pedalwegsimulator von der Bremsanlage an. Bei der „Brake-by-Wire Bremsanlage“ wird der Fahrerbremswunsch durch Sensoren am Pedalwegsimulator erfaßt und einer elektronischen Bremsenregelungseinheit zugeführt, die eine Fremdenergiequelle (hydraulische Druckquelle oder elektromechanische Bremsaktuatoren) zur Erzeugung von Bremsdruck bzw. Bremskraft ansteuert. Der Bremsdruck bzw. die Bremskraft wird entsprechend der Dimensionierung der Bremsanlage in ein Bremsmoment umgewandelt, das am Fahrzeug wirkend eine Verzögerung einstellt.
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Eine solche Bremsanlage ist beispielsweise in der
DE 43 40 467 A1 offenbart.
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Die sich einstellende Verzögerung hängt dabei von verschiedenen äußeren Faktoren ab, die im Folgenden auch als „extern verursachte Größen bzw. Momente oder Kräfte“ bezeichnet werden:
- - Beladung des Fahrzeugs bzw. Gesamtmasse, wobei mit steigender Zuladung, z.B. auch bei Fahrbetrieb mit einem Anhänger, bei gleichem Moment die Verzögerung abnimmt,
- - Fading der Radbremsen, wobei mit steigender Temperatur der Bremsscheibe bei gleichem Bremsdruck das Bremsmoment und damit auch die Verzögerung abnimmt,
- - Bergabfahrten, wobei bei steiler werdendem Hang das am Fahrzeug zusätzlich beschleunigend wirkende Hangabtriebsmoment größer wird, wodurch das Fahrzeug weniger stark verzögert wird,
- - ABS-Regeleingriff, wobei wenn aufgrund von niedrigem Reibwert z.B. die Vorderräder eines Fahrzeugs zum Blockieren kommen, das ABS die entsprechenden Raddrücke reduziert, wodurch bei gleicher Fahrervorgabe am Bremspedal das am Fahrzeug wirkende Bremsmoment sinkt, selbst wenn über die noch nicht zum Blockieren tendierenden (Hinter-) Räder noch zusätzliche Bremskräfte übertragen werden könnten.
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Damit ergibt sich für den Fahrer bei heutigen Bremssystemen ein Verzögerungsverhalten seines Fahrzeugs, das sich je nach der Situation unterschiedlich auf seine Vorgaben am Bremspedal einstellt.
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Diesbezüglich offenbart die
DE 195 26 659 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, bei welcher wenigstens während einer Panikbremsung abhängig vom Betätigungssignal des Bremspedals und dessen Gradienten eine Sollverzögerung vorgegeben wird, die über einen Regler durch Beeinflussung der Radbremsen, ggf. radindividuell, eingehalten wird.
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Ferner offenbart die
DE 197 26 116 A1 ein Verfahren zur Abbremsung eines Fahrzeugs mit wenigstens einer durch Zuspannenergie betätigten Bremse, welches durch ein vom Fahrer erzeugtes Verzögerungsanforderungssignal gestartet wird, und in dem der Bremse Zuspannenergie derart zugeführt wird, dass ein dadurch bewirktes Ist-Verzögerungssignal sich dem Verzögerungsanforderungssignal angleicht, und in dem ferner die Zuspannenergie als Funktion des Verzögerungsanforderungssignals sowie eines Lastsignals bemessen wird, wobei als Lastsignal ein das Verzögerungsanforderungssignal und die zugeordnete Bremskraft verknüpfendes Verknüpfungssignal herangezogen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der die Vorgabe des Fahrers am Bremspedal in ein reproduzierbares, von den externen Momenten oder Kräften, z.B. Beladungszustand des Fahrzeugs, zumindest weniger stark abhängiges Verzögerungsverhalten des Fahrzeugs umgesetzt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 9 und 15 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
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Für die Erfindung ist es demnach wesentlich, dass das Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem während einer Bremsung ein gegenüber dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (oder Bremskraft bzw. Bremsmoment) höherer Bremsdruck eingestellt wird, die folgenden Schritte aufweist:
- - Ermittlung eines/einer vom Fahrer angeforderten Bremsdrucks (p_req_drv) bzw. Bremsmoments (M_req_drv) bzw. Bremskraft,
- - Ermittlung interner, das Fahrzeug antreibender oder bremsender Momente oder Kräfte unter Berücksichtigung zumindest eines/einer Motormoments (M_Motor) oder Motorkraft und eines/einer Bremsmoments (M_Bremse) oder Bremskraft,
- - modellbasierte Ermittlung einer Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V:Beo) aus den ermittelten antreibenden oder bremsenden Momenten oder Kräften,
- - Ermittlung einer Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Ref) auf Grundlage gemessener Werte,
- - Ermittlung der Summe extern verursachter antreibender oder bremsender Momente (M_Korr) oder Kräfte auf Grundlage eines Vergleichs der ermittelten oder abgeschäzten Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Ref) und der Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo), und
- - Einstellung eines/einer gegenüber dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_drv) bzw. Bremsmoment (M_req_drv) bzw. Bremskraft höheren Bremsdrucks (p_req_lcd) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft nach Maßgabe der ermittelten oder abgeschätzten Summe (M_Korr) extern verursachter antreibender oder bremsender Momente oder Kräfte.
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Das erfindungsgemäße Verfahren leistet im oben genannten Sinne eine Verzögerung, bei der die extern verursachten Momente oder Kräfte mitberücksichtigt werden. Demnach kann durch dieses Verfahren das Fahrzeug zumindest zum großen Teil unabhängig von den genannten Störeinflüssen immer so verzögern, wie es der Fahrer ohne diese Störeinflüsse, d.h. bei Normalbedingungen, insbesondere bei einer Fahrt in der Ebene, Bremse ohne Fading und „normaler“ Fahrzeugbeladung, gewohnt ist.
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Mit dem Begriff „Bremsung“ ist hier ein „normaler“, vom Fahrer des Fahrzeugs eingeleiteter Bremsvorgang gemeint. Das bedeutet, das erfindungsgemäße Verfahren zur Fahrerunterstützung soll nicht die Funktion eines klassischen Bremsassistent-Systems, die automatische Auslösung einer maximalen Fahrzeugverzögerung beim Erkennen des Fahrerwunsches nach einer Vollbremsung bzw. bei einer erkannten Notsituation, erfüllen. Das Verfahren soll andererseits auch nicht dazu dienen, das Fahrzeug am Wegrollen zu hindern, wenn es sich auf einer entsprechend geneigten Fahrbahn befindet. Vielmehr wird durch die Erfindung eine zusätzliche „Komfortfunktion“ vorgeschlagen, um dem Fahrer auch bei unterschiedlichen Beladungszuständen des Fahrzeugs und Fahrbahnzuständen ein für ihn gewohntes und damit komfortables Pedalgefühl und eine entsprechende Bremsencharakteristik zu ermöglichen.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass dass die Einstellung eines/einer gegenüber dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_drv) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft höheren Bremsdrucks (p_req_lcd) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft die folgenden Schritte aufweist:
- - Ermittlung einer Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist-Kraftsumme aus der ermittelten oder abgeschätzten Summe extern verursachter antreibender oder bremsender Momente (M_Korr) oder Kräfte und den internen, das Fahrzeug antreibenden oder bremsenden Momenten oder Kräften unter Berücksichtigung zumindest eines/einer Motormoments (M_Motor) oder Motorkraft und eines/einer Bremsmoments (M_Bremse) oder Bremskraft,
- - Ermittlung einer Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen aus dem/der vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_drv) bzw. Bremsmoment (M_Bremse_drv) bzw. Bremskraft und den internen, das Fahrzeug antreibenden oder bremsenden Momenten oder Kräften unter Berücksichtigung zumindest eines/einer Motormoments (M_Motor) oder Motorkraft und eines/einer Bremsmoments (M_Bremse) oder Bremskraft,
- - Vergleich der ermittelten Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen und der Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist-Kraftsumme, und
- - Einstellung des gegenüber dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_Drv) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft höheren Bremsdrucks (p_req_Icd) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft, wenn die ermittelte Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen größer ist als die Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist-Kraftsumme.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Ermittlung des/der Zusatz_Bremsdrucks (p_Zusatz) bzw. Zusatz-Bremsmoments bzw. Zusatz-Bremskraft nach Maßgabe von Daten über die Fahrzeugbremse, wenn bei dem Vergleich der ermittelten Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen und der Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist-Kraftsumme eine Abweichung (M_Error) festgestellt wurde,
- - Einstellung des gegenüber dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_Drv) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft höheren Bremsdrucks(p_req_Icd) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft durch Addition des ermittelten Zusatz Bremsdrucks (p_Zusatz) bzw. Zusatz-Bremsmoments bzw. Zusatz-Bremskraft zu dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_Drv) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft höheren Bremsdrucks mit Hilfe eines Reglers, vorzugsweise ein P-Regler.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei der Ermittlung der Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen ein Offset-Wert, vorzugsweise in einem Bereich von -100 Nm bis -800 Nm, insbesondere ca. 500 Nm, mitberücksichtigt wird.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass für den/die ermittelten Zusatz-Bremsdruck (p_Zusatz) bzw. Zusatz-Bremsmoment bzw. Zusatz-Bremskraft ein bestimmter, maximaler Grenzwert, vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 100, insbesonder ca. 40 bar, vorgegeben wird. Diese Maßnahme bedeutet, dass aus Sicherheitsgründen und damit für den Fahrer insbesondere auch ein sich verschlechternder Zustand des Bremssystems transparent bleibt, die Erhöhung des Bremsdrucks auf bestimmte, vorgegebene maximale Grenzwerte eingeschränkt wird, damit beispielsweise ein durch eine „Schleichabfahrt“ an einem Berg nachlassende Bremswirkung aufgrund von Fading dem Fahrer nicht verborgen bleibt.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) zusätzlich nach Maßgabe der ermittelten oder abgeschätzten Summe extern verursachter antreibender oder bremsender Momente (M_Korr) oder Kräfte ermittelt wird.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V:Beo) auf Grundlage eines Einradmodells ermittelt oder abgeschätzt wird, wobei ein vorzeichenrichtiges Summieren von das Fahrzeug antreibenden oder bremsenden Momenten (M_Motor, M_Bremse), ein Kalibrieren der Summe nach Maßgabe der Fahrzeugmasse (MFzg) und des Radradiuses (Rdyn) und ein Integrieren des kalibrierten Wertes durchgeführt wird.
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Vorzugsweise wird nach der Erfindung die Summe extern verursachter Momente (M_Korr) oder Kräfte, nach Maßgabe einer Differenz zwischen Ist- (V_Ref) und Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) ermittelt.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Integral ein Verzögerungsglied, insbesondere erster Ordnung, durchläuft und dass die kalibrierte Differenz zwischen Ist- (V_Ref) und Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) dem Integral gegengekoppelt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, während einer Bremsung, welche gekennzeichnet ist durch:
- - eine Einrichtung zum Ermitteln eines/einer vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_drv) bzw. Bremsmoment (M_req_drv) bzw. Bremskraft,
- - ein Modell des Fahrverhaltens des Fahrzeugs,
- - einen Vergleicher für Modellausgangswerte und entsprechende Meßwert oder davon abgeleitete Werte, und eine Einrichtung zum Ermitteln einer Summe aus extern verursachten Momenten (M_Korr) oder Kräften nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses, und
- - eine Bremsdruckbeieinflussungsvorrichtung, zum Aufbau eines/einer gegenüber dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_drv) bzw. Bremsmoment (M_req_drv) bzw. Bremskraft höheren Bremsdrucks (p_req_lcd) bzw. Bremsmoments bzw. Bremskraft nach Maßgabe des ermittelten Werts der Summe extern verursachter Momente oder Kräfte (M_Korr).
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Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung vorzugsweise gekennzeichnet durch eine erste Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln oder Abschätzen von internen, das Fahrzeug antreibenden oder bremsenden Momenten oder Kräften, wobei die erste Ermittlungseinrichtung zumindest eine Einrichtung zum Ermitteln eines Bremsmoments (M_Bremse) und eine Einrichtung zum Ermitteln eines Motormoments (M_Motor) aufweist, eine zweite Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln oder Abschätzen einer Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) aus ermittelten oder geschätzten Momenten oder Kräften, eine dritte Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Ref) anhand gemessener Werte, und eine vierte Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln oder Abschätzen der extern verursachten Momente oder Kräfte (M_Korr) nach Maßgabe der Ist- und der Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung vorzugsweise gekennzeichnet durch eine fünfte Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist- Kraftsumme aus der Summe extern verursachter antreibender oder bremsender Momente (M_Korr) oder Kräfte und den internen, das Fahrzeug antreibenden oder bremsenden Momenten oder Kräften unter Berücksichtigung zumindest eines/einer Motormoments (M_Motor) oder Motorkraft und eines/einer Bremsmoments (M_Bremse) oder Bremskraft, eine sechste Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Momehtensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen aus dem/der vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_drv) bzw. Bremsmoment (M_Bremse_drv) bzw. Bremskraft und den internen, das Fahrzeug antreibenden oder bremsenden Momenten oder Kräften unter Berücksichtigung zumindest eines/einer Motormoments (M_Motor) oder Motorkraft und eines/einer Bremsmoments (M_Bremse) oder Bremskraft, einen Vergleicher zum Vergleichen der ermittelten Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen und der Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist-Kraftsumme, und einer Bremsdruckerhöhungseinrichtung zur Erhöhung des/der vom Fahrer angeforderten Bremsdrucks (p_req_Drv) bzw. Bremsmoments bzw. Bremskraft auf einen höheren Bremsdrucks (p_req_lcd) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft, wenn die ermittelte Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen größer ist als die Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist-Kraftsumme.
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Nach der Erfindung ist die Vorrichtung vorzugsweise ferner gekennzeichnet durch eine siebte Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Zusatz_Bremsdrucks (p_Zusatz) bzw. Zusatz-Bremsmoments bzw. Zusatz-Bremskraft nach Maßgabe von Daten über die Fahrzeugbremse, wenn durch den Vergleicher bei dem Vergleich der ermittelten Momentensumme (M_NB) oder Kraftsumme unter Normalbedingungen und der Ist-Momentensumme (M_Ist) oder Ist-Kraftsumme eine Abweichung (M_Error) festgestellt wurde, einen Regler, vorzugsweise ein P-Regler zum Einstellen des gegenüber dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_Drv) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft höheren Bremsdrucks(p_req_Icd) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft durch Addition des ermittelten Zusatz_Bremsdrucks (p_Zusatz) bzw. Zusatz-Bremsmoments bzw. Zusatz-Bremskraft zu dem vom Fahrer angeforderten Bremsdruck (p_req_Drv) bzw. Bremsmoment bzw. Bremskraft.
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Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zweite Ermittlungseinrichtung die Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) auch nach Maßgabe der extern verursachten Größe (M_Korr) ermittelt oder abschätzt, wobei die zweite Ermittlungseinrichtung einen Kalibrierer zum Kalibrieren der Addiererausgabe nach Maßgabe der Fahrzeugmasse und des Radradiuses und einen Integrierer zum Integrieren der Kalibriererausgabe aufweist.
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Vorzugsweise weist die vierte Ermittlungseinrichtung einen Subtrahierer auf, der die Differenz zwischen Ist- (V_Ref) und Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) bildet.
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Nach der Erfindung weist die zweite Ermittlungseinrichtung ein dem Integrierer nachgeschaltetes Verzögerungsglied, insbesondere erster Ordnung, auf und es ist eine Gegenkopplung der kalibrierten Differenz zwischen Ist- (V_Ref) und Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) zur Ausgabe des Integrierers vorgesehen.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Bremsassistentsystem einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit vorzugsweise einer „Brake-by-wire-Bremse“, mit einer fremdansteuerbaren Druckerhöhungseinheit, z.B. ein Motor-Pumpen-Aggregat bei einer hydraulischen Bremse, das eine Vorrichtung zur Unterstützung des Fahrers während der Bremsung nach der Erfindung aufweist.
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Der Begriff „fremdansteuerbare Bremskrafterhöhungseinheit“ bedeutet hier eine Einheit, mittels der im Grundsatz fahrerunabhängig oder „aktiv“ die Bremskraft bzw. der Bremsdruck erhöht werden kann.
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In einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bremskrafterhöhung durch eine Pumpe, wie eine hydraulische Pumpe oder eine Vakuumpumpe, vorzugsweise aber eine hydraulische Pumpe, und die Pumpe ist durch einen Elekromotor antreibbar, der durch die elektronische Regeleinheit ansteuerbar ist.
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Bremssysteme mit einem Steuerergerät, einem fremdansteuerbaren Motor-Pumpen-Aggregat, Trennventilen, Umschaltventilen und Drucksensoren für den Druck im Tandem-Hauptbremszylinders (THZ), die für die Bremsunterstützung genutzt werden können, sind bekannt. Eine typische Form eines derartigen Bremssystems ist ein elektronisch geregeltes hydraulisches Bremssystem mit einem Elekronischen Stabilitäts Programm (ESP). Bei den ESP-Systemen wird als Bremskrafterhöhungseinheit vorteilhaft die elekromotorisch betriebene Pumpe eingesetzt. Durch eine gezielte Ansteuerung dieser Pumpe bzw. des Elekromotors kann eine geforderte, zusätzliche Bremskraft und damit eine stärkere Verzögerungsleistung des Fahrzeugs sichergestellt werden.
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Die angesprochene Überwachung des Fahrerbremswunsches, das bedeutet des/der angeforderten Bremsdrucks oder Bremskraft kann neben oder alternativ zu der THZ-Drucküberwachung auch über eine Pedalwegüberwachung und/oder Fahrerfussüberwachung erkannt werden.
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Auch bei einem Bremssystem, bei dem im Grundsatz zusätzlich zu einem Vakuumbremskraftverstärker eine Bremskraftverstärkung durch eine hydraulische Druckerhöhungseinheit, typisch ein Motor-Pumpen-Aggregat, erfolgt (optimierte hydraulische Bremse oder OHB-Systeme), kann das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft zum Einsatz kommen. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang an OHB-Systeme gedacht, bei denen eine fehlende Vakuumsaugleistung eines Verbrennungsmotors als Fahrzeugantrieb oder eine bestimmte Auslegung des Vakuumverstärkers durch einen vorzugsweise hydraulischen Verstärker kompensiert wird.
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Unter dem Begriff „Brake-by-wire-Bremse“ sind hier insbesondere eine elektrohydraulische Bremse (EHB) und eine elektromechanische Bremse (EHB) zu verstehen. Mit dem Begriff „EHB“ ist dabei ein Bremssystem gemeint, bei dem die Bremskraft durch Fremdenergie, in der Regel ein Motor-Pumpen-Aggregat und ein Hochdruckspeicher, erzeugt wird, während bei einer „EMB“ eine Bremskraft durch ein elektromechanisches Radbremsmodul erzeugt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung wird beispielhaft anhand der folgenden Abbildungen (1 und 2) und deren Beschreibung erläutert.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Fahrerunterstützung beim Bremsen.
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Für die Ermittlung der internen Momente bzw. Kräfte, insbesondere für die durch den Motor und die Bremsen vorliegenden Momente (M_Bremse, M_Motor), sowie als Randbedingungen für das modellbasierte Ermitteln oder Abschätzen der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, werden zunächst die „Normalbedingungen“ festgelegt.
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Es wird angenommen, dass das Fahrzeug „normal“ beladen ist. Daher wird insbesondere angenommen, dass das Fahrzeug eine Masse (M_Fzg) hat, z.B. 2000 Kg, die dem Leergewicht des Fahrzeug mit einem Fahrer entspricht. Eine (kleine) Abweichung von den Normalbedingungen tritt also schon auf, wenn weitere Personen im Fahrzeug mitfahren. Die Fahrzeugmasse unter Normalbedingungen (M_Fzg) kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführung auch auf zwei Personen mit leichtem Gepäck erhöht werden, um Regeleingriffe erst später wirksam werden zu lassen.
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Es werden ferner die Bremsendaten des Fahrzeugs zugrunde gelegt, welche das Bremsmoment unter Normalbedingungen am Rad für vorgegebene, bestimmte Bremsdrücke am Rad angeben. Tritt z.B. Fading auf, so wirkt sich dies als Unterschied im Bremsmoment zwischen dem tatsächlichen Moment und dem hier unter Normalbedingungen berechneten Bremsmoment aus.
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Als weitere Normalbedingung wird die Fahrt in der Ebene angenommen, so dass eine Bergabfahrt eine Abweichung von den Normalbedingungen darstellt im Sinne von einem zusätzlich wirkendem, antreibenden Moment.
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Außerdem wird angenommen, dass das am Rad wirkende Moment auch vollständig auf die Straße übertragen werden kann. Es wird also angenommen, daß man auf Hochreibwert fährt. Eine Abweichung von den Normalbedingungen stellt dann z.B. eine ABS-Regelung auf Niedrigreibwert dar.
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Es wird das am Fahrzeug unter Normalbedingungen wirkende Gesamtmoment (M_NB) ermittelt. Dazu wird zunächst der vom Fahrer angeforderte Sollruck erfaßt durch eine Fahrerbremswunsch-Ermittlungseinrichtung 1. Das Bremsmoment unter Normalbedingungen (M_Bremse_drv) ergibt sich aus dem vom Fahrer angeforderten Sollbremsdruck und den oben genannten Bremsdaten 2 für die Bremse ohne Fading mit „normaler“ Funktion. Der angeforderte Sollbremsdruck kann bei EHB-Systemen z.B. über den EHB-Simulator (p_req_drv) bestimmt werden. Dies kann über den Pedalweg (x_ped) erfolgen.
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Wenn der Fahrer nicht ausgekuppelt hat, muß das wirkende Motormoment (M_Motor) in der Summe des Gesamtmoments durch eine Ermittlungseinrichtung 10 ermittelt und berücksichtigt werden. Dazu werden vorzugsweise das vom Motorsteuergerät des Motors aus dem Verbrennungsablauf theoretisch zur Verfügung stehende indizierte Motormoment (M_Motor_indiziert) und das vorliegende Motorschleppmoment (M_Motor_Schlepp) berücksichtigt. Die vom Motor abgegebene Summe wird dann mit der Gesamtgetriebeübersetzung multipliziert. Die Ermittlung, welcher Gang eingelegt ist und somit welche Gesamtgetriebeübersetzung gerade wirksam ist, erfolgt durch eine Gangerkennung 25. Sie ermittelt an Hand der Relation von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Ref) und Motordrehzahl (N_Motor) mit dem Betätigungszustand der Kupplung (SW_Kupplung) die eingelegte Gangstufe. Da im eingekuppelten Zustand die Getriebeübersetzung feststeht, haben die - Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motordrehzahl ein festes Verhältnis. Durch Vergleich von V_Ref und N_Motor kann so die Getriebeübersetzung ermittelt werden. Die Differenz von M_Motor und M_Bremse_drv wird durch die sechste Ermittlungschaltung 15 ermittelt und das unter den oben genannten Normalbedingungen theoretisch anliegende Moment M_NB dadurch bestimmt.
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In einem weiteren Schritt wird das am Fahrzeug tatsächlich wirkende Gesamtmoment M_Ist durch die dritte Ermittlungseinrichtung 13 ermittelt.
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Das tatsächlich bei intakter Bremse (z.B. kein Fading) wirkende Bremsmoment (M_Bremse) wird mit Hilfe von Ermittlungseinrichtungen 11, 12 aus den tatsächlich in den Radbremsen (vorne rechts und links (vr,vl) und hinten rechts und links (hr,hl)) herrschenden Bremsdrücken (p_vl, p_vr, p_hl, p_hr) und den Bremsendaten, z.B. 90 Nm/bar, ermittelt. Die Radbremsdrücke können gemessen werden öder aus einem Modell berechnet werden.
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In einem nächsten Schritt des Verfahrens wird ein modellbasierter Vergleich von gemessener Fahrzeuggeschwindigkeit V_Ref und Model-Fahrzeuggeschwindigkeit V_Beo durchgeführt, um das tatsächlich wirkende Gesamtmoment M_Ist aus M_Bremse und M_Motor zu ermitteln. Die Differenz von M_Motor und M_Bremse gibt das Gesamtmoment an, das zum einen unter der Annahme, daß z.B. kein Fading vorliegt, berechnet wurde. Um das tatsächlich wirkende Gesamtmoment zu bestimmen, wird die erste Schätzung des Gesamtmoments (M_Motor - M_Bremse) über ein (Einrad-) Fahrzeugmodell 3,4 mit der „Normalmasse“ (wie oben unter Normalbedingungen beschrieben) durchgeführt und eine Modell-Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Beo) ermittelt durch Kalibrierung nach Maßgabe der Fahrzeugmasse und das Radradiuses, z.B. 1/0,3m/2000kg , und Integration (1/s). Durch einen Vergleicher 5 kann aus dem Vergleich von gemessener Fahrzeuggeschwindigkeit V_Ref und geschätzter Modell-Fahrzeuggeschwindigkeit V_Beo kann über eine Einrichtung 6 zum Ermitteln der Summe der externen Momente bzw. Kräfte (M_Korr) und Rückführung in die fünfte Ermittlungseinrichtung 14 mit einer Summationsstelle von M_Motor - M_Bremse die Gesamtsumme M_Ist korrigiert werden. In dieser Korrektur sind alle Unterschiede zu den Berechnungen von M_Motor und M_Bremse enthalten. Diese können eine Fahrbahnsteigung, eine höhere Zuladung, Fading oder/und Beschränkung der Momentenübertragung am Rad aufgrund zu niedrigen Reibwerts sein. Durch diese modellgestützte Ermittlung von M_Ist aus dem Vergleich von V_Beo und V_Ref können die tatsächlich vorliegenden Einflußgrößen auf die Fahrzeugverzögerung erfaßt werden. Es wurden beispielsweise Werte für Korrekturfaktoren (K_Beo) für tatsächlich vorliegende Einflußgrößen von 200 bis 2000, typisch ca. 800, ermittelt.
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In einem letzten Schritt kann dann durch die Bremsdruckbeeinflussungsvorrichtung 7 durch einen Vergleich von Gesamtmoment unter Normalbedingungen M_NB und tatsächlich vorliegendem Gesamtmoment M_Ist eine Abweichung M_Error der Fahrzeugreaktion zu den Normalbedingungen festgestellt werden. Nach Maßgabe dieser Abweichung M_Error kann dann über Bremsendaten 17, welche die Auslegungsdaten der Bremse beschreiben, durch einen Regler 18 und eine Bremsdruckerhöhungseinrichtung 8 ein Zusatzbremsdruck p_Zusatz ermittelt werden und zu der Fahrerwunschvorgabe p_req_drv hinzuaddiert werden und als Gesamt-Sollbremsdruck p_req_Icd von der Bremsanlage angefordert werden. Der Regler 18 kann in einer ersten vorteilhaften Ausführung als einfacher P-Regler mit vorzugsweise einem Verstärkungsfaktor in einem Bereich von 0,5 bis 2,0, insbesondere ca. 1,5 , ausgeführt sein. So wird ein Teil der Regelabweichung M_Error kompensiert und das Fahrzeugverhalten (die Fahrzeugverzögerung) ist selbst bei Bergabfahrt oder im voll beladenem Zustand zumindest ungefähr gleich wie unter den oben genannten Normalbedingungen.
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Die in 2 dargestellte zweite, modifizierte Ausführungsform des beschrieben Verfahrens entspricht dem in der 1 gezeigten Verfahren, wobei zusätzlich eine zweite Rückführung (über H_Beo 20) vorgesehen ist. Damit kann die Dynamik der modellgestützten Ermittlung von M_Ist günstig beeinflußt werden und an das jeweilige Fahrzeug bzw. das fahrzeuindividuelle Bremssystem besser angepasst werden.
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Es sind weitere Ausführungsformen denkbar, die eine weitere Verbesserung der Modellierung der Momentenermittlung beinhalten. So ist es z.B. vorteilhaft ein Filter erster Ordnung (PTl-Filter) mit einer Zeitkonstante von z. B. 100 bis 200 ms zwischen die Radbremsdrücke und die Momentenberechnung zu schalten, um der Tatsache gerecht zu werden, daß sich ein Bremsmoment zeitlich etwas verzögert zum Druckaufbau in der Bremse aufbaut.
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Es wird vorteilhaft dem Integrierer 4 ein Verzögerungsglied erster Ordnung 21,22 nachgeschaltet und dann die kalibrierte Differenz zwischen Ist- und Schätz-Fahrzeuggeschwindigkeit zur Ausgabe des Integrierers 4 gegengekoppelt 23.
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In einer weiteren Ausführungsform kann ein Offset bei der Bestimmung von M_NB berücksichtigt werden, um einen vorzeitigen Regeleingriff zu vermeiden. Es werden also damit gewisse Abweichung des Gesamtmoments von den Normalbedingungen toleriert, ohne daß das System eingreift.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Zusatzdruck p_Zusatz auf z. B. 40 bar beschränkt. Damit wird verhindert, daß der Fahrer „unbemerkt“ bei leichten Betätigungen des Bremspedals von nur wenigen bar Bremsdruck schon maximalen Bremsdruck über p_Zusatz in der Anlage hat. Der Fahrer könnte so ein defektes Bremssystem oder starkes Fading nicht mehr (oder nur zu spät) erkennen. Außerdem kann in einer weiteren Ausführungsform oberhalb eines Fahrerwunschdrucks p_req_drv der Zusatzbremsdruck p_req_Icd noch weiter reduziert werden, um auch eine Reserve für hohe Bremsdrücke bereitzustellen.
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Wird eine elektromechanische Bremse (EMB) statt einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) verwendet, so ist das Verfahren statt mit Bremsdrücken mit Zuspannkräften oder äquivalenten Größen anwendbar.
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Für konventionelle Bremsanlagen wie ASR/ESP kann der Fahrerwunschdruck ähnlich dem heutigen hydraulischen Bremsassistent (HBA) über den Drucksensor am THZ ermittelt werden. Über das Motor-/Pumpenaggregat kann dann der Zusatzbremsdruck (wie bei HBA) zusätzlich zum Fahrerwunschdruck p_THZ aufgebracht werden. Dabei ist der Fahrer dann über die Sonderventile Trennventil (TV) und elektrisches Umschaltventil (EUV) von der Bremsanlage getrennt.
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Mit dem beschriebenen Verfahren ist es in den physikalischen Grenzen möglich, das Fahrzeugverhalten im Verzögerungsfall für den Fahrer unabhängig von allen äußeren Einflüssen zu halten. Kommen von „außen“ Störungen wie größere Zuladung, Fading im Bremssystem, Bergabfahrten und/oder Reduktion der übertragbaren Kräfte am Rad (ABS-Fall) hinzu, wird die vom Fahrer über die Bremspedalstellung vorgegebene Verzögerung durch die Erhöhung des Fahrerwunschdrucks von p_req_drv auf p_req_Icd eingeregelt. Zumindest wird ein Teil, der bestimmbar ist über die Reglerparametrierung, der im Vergleich zu den Normalbedingungen fehlenden Verzögerung wieder ausgeglichen.
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Bei erhöhter Zuladung (z.B. ungebremster Anhänger) wird der Bremsdruck erhöht, um die „normale“ Verzögerung wieder zu erreichen, bei Bergabfahrt wird der Bremsdruck erhöht, um die „normale“ Verzögerung wieder zu erreichen und bei Fading wird der Bremsdruck (mit den oben genannten Beschränkungen) erhöht, um die „normale“ Verzögerung wieder zu erreichen.
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Im ABS-Fall, wenn das Maximum der übertragbaren Kraft an einzelnen Rädern erreicht ist, wird der (globale) Bremsdruck von p_req_drv auf p_req_Icd erhöht, um das fehlende Bremsmoment an den Rädern übertragen zu können, die ihr Maximum der übertragbaren Kräfte noch nicht erreicht haben. Kommt z. B. die Vorderachse in die ABS-Regelung, kann in der Regel an der Hinterachse der Druck noch erhöht werden, bis diese an ihr Maximum der übertragbaren Kräfte herangeführt werden. Damit kann mit dem Verfahren auch dann die Verzögerung verbessert werden, wenn der Fahrer im ABS-Fall nicht vollen Soll-Bremsdruck vorgibt und sonst Bremsweg „verschenken“ würde. Bei z.B. µ-Split Bremsungen können auf der Seite mit hohem Reibwert die Radbremsdrücke erhöht werden und so die Verzögerung der unter Normalbedingungen angenähert werden. Die dadurch entstehende Giermomentenerhöhung muß in stabilitätsunkritischen Grenzen bleiben und durch ein übergeordnetes ESP-System überwacht werden. Damit ist dieses Verfahren auch implizit ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers in sicherheitskritischen Situationen.
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Allgemein leistet dieses Verfahren also eine Assistenz zum Bremsen, so daß die Verzögerung (wie sie unter Normalbedingungen auftreten würde) auch unter Störeinflüsse eingeregelt wird. Dazu dienen insbesondere die Schritte: Ermittlung der Momentensumme unter Normalbedingungen M_NB, modellbasiertes Ermitteln der tatsächlichen Momentensumme M_Ist durch Vergleich von V_Ref und V_Beo und Regelung auf die Differenz von M_NB und M_Ist.
